Vinkelfræsere bruges ofte til bearbejdning af små skrå overflader og præcisionskomponenter på tværs af forskellige industrier. De er særligt effektive til opgaver som affasning og afgratning af emner.
Anvendelsen af formningsvinkelfræsere kan forklares gennem trigonometriske principper. Nedenfor præsenterer vi flere eksempler på programmering til almindelige CNC-systemer.
1. Forord
Ved egentlig fremstilling er det ofte nødvendigt at affase produkternes kanter og hjørner. Dette kan typisk opnås ved hjælp af tre bearbejdningsteknikker: programmering af endefræserlag, programmering af kugleskæreroverflade eller vinkelfræserkonturprogrammering. Med endefræserlagsprogrammering har værktøjsspidsen en tendens til at blive slidt hurtigt, hvilket fører til en reduceret værktøjslevetid [1]. På den anden side er kugleskæreroverfladeprogrammering mindre effektiv, og både pindfræser- og kugleskærermetoder kræver manuel makroprogrammering, hvilket kræver et vist niveau af færdigheder fra operatøren.
I modsætning hertil kræver vinkelfræserens konturprogrammering kun justeringer af værktøjslængdekompensationen og radiuskorrekturværdierne inden for konturfinbearbejdningsprogrammet. Dette gør konturprogrammering af vinkelfræsere til den mest effektive metode blandt de tre. Men operatører er ofte afhængige af prøveskæring for at kalibrere værktøjet. De bestemmer værktøjslængden ved hjælp af prøveskæringsmetoden i Z-retningen efter at have antaget værktøjsdiameteren. Denne tilgang er kun anvendelig for et enkelt produkt, hvilket nødvendiggør rekalibrering, når du skifter til et andet produkt. Der er således et klart behov for forbedringer i både værktøjskalibreringsprocessen og programmeringsmetoderne.
2. Introduktion af almindeligt anvendte formningsvinkelfræsere
Figur 1 viser et integreret hårdmetal affasningsværktøj, som almindeligvis bruges til at afgrate og affase konturkanterne af dele. Fælles specifikationer er 60°, 90° og 120°.
Figur 1: Et stykke hårdmetal affasning
Figur 2 viser en integreret vinkelpindfræser, som ofte bruges til at bearbejde små koniske overflader med faste vinkler i de sammenpassede dele af dele. Den almindeligt anvendte værktøjsspidsvinkel er mindre end 30°.
Figur 3 viser en vinkelfræser med stor diameter med vendeskær, som ofte bruges til at bearbejde større skrå overflader af dele. Værktøjsspidsvinklen er 15° til 75° og kan tilpasses.
3. Bestem værktøjsindstillingsmetoden
De tre typer værktøjer, der er nævnt ovenfor, bruger værktøjets bundflade som referencepunkt for indstilling. Z-aksen er etableret som nulpunktet på værktøjsmaskinen. Figur 4 illustrerer det forudindstillede værktøjsindstillingspunkt i Z-retningen.
Denne værktøjsindstillingstilgang hjælper med at opretholde ensartet værktøjslængde i maskinen, hvilket minimerer variabiliteten og potentielle menneskelige fejl forbundet med prøveskæring af emnet.
4. Principanalyse
Skæring involverer fjernelse af overskydende materiale fra et emne for at skabe spåner, hvilket resulterer i et emne med en defineret geometrisk form, størrelse og overfladefinish. Det indledende trin i bearbejdningsprocessen er at sikre, at værktøjet interagerer med emnet på den tilsigtede måde, som vist i figur 5.
Figur 5 Affasningsfræser i kontakt med emnet
Figur 5 viser, at for at gøre det muligt for værktøjet at komme i kontakt med emnet, skal en specifik position tildeles værktøjsspidsen. Denne position repræsenteres af både vandrette og lodrette koordinater på planet, samt værktøjsdiameteren og Z-aksens koordinater i kontaktpunktet.
Den dimensionelle nedbrydning af affasningsværktøjet i kontakt med delen er afbildet i figur 6. Punkt A angiver den nødvendige position. Længden af linje BC betegnes som LBC, mens længden af linje AB betegnes som LAB. Her repræsenterer LAB værktøjets Z-aksekoordinat, og LBC angiver værktøjets radius ved kontaktpunktet.
Ved praktisk bearbejdning kan værktøjets kontaktradius eller dets Z-koordinat forudindstilles. I betragtning af at værktøjsspidsvinklen er fast, giver kendskab til en af de forudindstillede værdier mulighed for beregning af den anden ved hjælp af trigonometriske principper [3]. Formlerne er som følger: LBC = LAB * tan(værktøjsspidsvinkel/2) og LAB = LBC / tan(værktøjsspidsvinkel/2).
Hvis vi f.eks. anvender en hårdmetalskærer i ét stykke, hvis vi antager, at værktøjets Z-koordinat er -2, kan vi bestemme kontaktradierne for tre forskellige værktøjer: kontaktradius for en 60° affasningsskærer er 2 * tan(30°) ) = 1.155 mm, for en 90° affasningsfræser er den 2 * tan(45°) = 2 mm, og for en 120° affasningsfræser den er 2 * tan(60°) = 3.464 mm.
Omvendt, hvis vi antager, at værktøjets kontaktradius er 4,5 mm, kan vi beregne Z-koordinaterne for de tre værktøjer: Z-koordinaten for 60° affasningsfræseren er 4,5 / tan(30°) = 7,794, for 90° affasningen fræseren er 4,5 / tan(45°) = 4,5, og for 120° fasfræser den er 4,5 / tan(60°) = 2.598.
Figur 7 illustrerer dimensionsnedbrydningen af vinkelfræseren i et stykke i kontakt med delen. I modsætning til en hårdmetal affasningsfræser i et stykke har vinkelfræseren i et stykke en mindre diameter ved spidsen, og værktøjets kontaktradius skal beregnes som (LBC + værktøjs mindre diameter / 2). Den specifikke beregningsmetode er detaljeret nedenfor.
Formlen til at beregne værktøjets kontaktradius involverer brug af længden (L), vinklen (A), bredden (B) og tangenten af halvdelen af værktøjsspidsvinklen, summeret med halvdelen af den mindre diameter. Omvendt indebærer opnåelse af Z-aksens koordinat at trække halvdelen af den mindre diameter fra værktøjets kontaktradius og dividere resultatet med tangenten af halvdelen af værktøjsspidsvinklen. For eksempel vil brug af en integreret vinkelpindfræser med specifikke dimensioner, såsom en Z-akse koordinat på -2 og en mindre diameter på 2 mm, give distinkte kontaktradier for affasningsfræsere i forskellige vinkler: en 20° fræser giver en radius på 1.352 mm, en 15° fræser giver 1.263 mm, og en 10° fræser giver 1,175 mm.
Hvis vi betragter et scenarie, hvor værktøjets kontaktradius er indstillet til 2,5 mm, kan de tilsvarende Z-aksekoordinater for affasningsfræsere af forskellige grader ekstrapoleres som følger: for 20° fræseren beregnes til 8,506, for 15° kutter til 11.394, og for 10° kutteren en omfattende 17.145.
Denne metode er konsekvent anvendelig på tværs af forskellige figurer eller eksempler, hvilket understreger det indledende trin med at fastslå værktøjets faktiske diameter. Ved bestemmelse afCNC-bearbejdningstrategi, er beslutningen mellem at prioritere den forudindstillede værktøjsradius eller Z-aksejusteringen påvirket afaluminium komponent's design. I scenarier, hvor komponenten udviser en trinvis funktion, bliver det bydende nødvendigt at undgå interferens med emnet ved at justere Z-koordinaten. Omvendt er det fordelagtigt at vælge en større værktøjskontaktradius for dele, der ikke har trin, hvilket fremmer overlegen overfladefinish eller forbedret bearbejdningseffektivitet.
Beslutninger vedrørende justering af værktøjsradius i forhold til forøgelse af Z-tilspændingshastigheden er baseret på specifikke krav til affasnings- og affasningsafstande angivet på delens tegning.
5. Programmeringseksempler
Fra analysen af principperne til beregning af værktøjets kontaktpunkt er det tydeligt, at når der anvendes en formende vinkelfræser til bearbejdning af skrå overflader, er det tilstrækkeligt at fastlægge værktøjsspidsvinklen, værktøjets mindre radius og enten Z-aksen værktøjsindstillingsværdi eller den forudindstillede værktøjsradius.
Det følgende afsnit skitserer de variable tildelinger for FANUC #1, #2, Siemens CNC-system R1, R2, Okuma CNC-system VC1, VC2 og Heidenhain-systemet Q1, Q2, Q3. Den demonstrerer, hvordan man programmerer specifikke komponenter ved hjælp af den programmerbare parameterindtastningsmetode for hvert CNC-system. Inputformaterne for de programmerbare parametre for FANUC-, Siemens-, Okuma- og Heidenhain CNC-systemerne er beskrevet i tabel 1 til 4.
Note:P angiver værktøjskompensationsnummeret, mens R angiver værktøjskompensationsværdien i absolut kommandotilstand (G90).
Denne artikel anvender to programmeringsmetoder: sekvensnummer 2 og sekvensnummer 3. Z-aksekoordinaten anvender metoden til kompensation for værktøjslængde slid, hvorimod værktøjskontaktradius anvender metoden til kompensation af værktøjsradiusgeometri.
Note:I instruktionsformatet betyder "2" værktøjsnummeret, mens "1" angiver værktøjets kantnummer.
Denne artikel anvender to programmeringsmetoder, specifikt serienummer 2 og serienummer 3, hvor Z-aksens koordinat- og værktøjskontaktradiuskompensationsmetoder forbliver i overensstemmelse med de tidligere nævnte.
Heidenhain CNC-systemet giver mulighed for direkte justeringer af værktøjets længde og radius, efter at værktøjet er blevet valgt. DL1 repræsenterer værktøjslængden øget med 1 mm, mens DL-1 angiver værktøjslængden reduceret med 1 mm. Princippet for anvendelse af DR er i overensstemmelse med de førnævnte metoder.
Til demonstrationsformål vil alle CNC-systemer bruge en φ40mm cirkel som eksempel til konturprogrammering. Programmeringseksemplet er vist nedenfor.
5.1 Fanuc CNC-system programmeringseksempel
Når #1 er indstillet til den forudindstillede værdi i Z-retningen, #2 = #1*tan (værktøjsspidsvinkel/2) + (mindre radius), og programmet er som følger.
G10L11P (længdeværktøjskompensationsnummer) R-#1
G10L12P (radiusværktøjskompensationsnummer) R#2
G0X25Y10G43H (længdeværktøjskompensationsnummer) Z0G01
G41D (radiusværktøjskompensationsnummer) X20F1000
Y0
G02X20Y0 I-20
G01Y-10
G0Z50
Når #1 er indstillet til kontaktradius, #2 = [kontaktradius - mindre radius]/tan (værktøjsspidsvinkel/2), og programmet er som følger.
G10L11P (længdeværktøjskompensationsnummer) R-#2
G10L12P (radiusværktøjskompensationsnummer) R#1
G0X25Y10G43H (længdeværktøjskompensationsnummer) Z0
G01G41D (radiusværktøjskompensationsnummer) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
I programmet, når længden af delens skrå overflade er markeret i Z-retningen, er R i G10L11-programsegmentet "-#1-skrå overflade Z-retningslængde"; når længden af delens skrå overflade er markeret i vandret retning, er R i G10L12 programsegmentet "+#1-skrå overflade horisontal længde".
5.2 Siemens CNC-system programmeringseksempel
Når R1=Z forudindstillet værdi, R2=R1tan(værktøjsspidsvinkel/2)+(mindre radius), er programmet som følger.
TC_DP12[værktøjsnummer, værktøjskantnummer]=-R1
TC_DP6[værktøjsnummer, værktøjskantnummer]=R2
G0X25Y10
Z0
G01G41D(radiusværktøjskompensationsnummer)X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
Når R1=kontaktradius, R2=[R1-mindre radius]/tan(værktøjsspidsvinkel/2), er programmet som følger.
TC_DP12[værktøjsnummer, skærkantnummer]=-R2
TC_DP6[værktøjsnummer, skærkantnummer]=R1
G0X25Y10
Z0
G01G41D (radiusværktøjskompensationsnummer) X20F1000Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
I programmet, når længden af delfasningen er markeret i Z-retningen, er TC_DP12-programsegmentet "-R1-fasning Z-retningslængde"; når længden af delfasningen er markeret i vandret retning, er TC_DP6-programsegmentet "+R1-fas horisontal længde".
5.3 Okuma CNC-system programmeringseksempel Når VC1 = Z forudindstillet værdi, VC2 = VC1tan (værktøjsspidsvinkel / 2) + (mindre radius), er programmet som følger.
VTOFH [værktøjskompensationsnummer] = -VC1
VTOFD [værktøjskompensationsnummer] = VC2
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (radiusværktøjskompensationsnummer) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
Når VC1 = kontaktradius, VC2 = (VC1-mindre radius) / tan (værktøjsspidsvinkel / 2), er programmet som følger.
VTOFH (værktøjskompensationsnummer) = -VC2
VTOFD (værktøjskompensationsnummer) = VC1
G0X25Y10
G56Z0
G01G41D (radiusværktøjskompensationsnummer) X20F1000
Y0
G02X20Y0I-20
G01Y-10
G0Z50
I programmet, når længden af delfasningen er markeret i Z-retningen, er VTOFH-programsegmentet "-VC1-fasning Z-retningslængde"; når længden af delfasningen er markeret i vandret retning, er VTOFD-programsegmentet “+VC1-skråning horisontal længde”.
5.4 Programmeringseksempel på Heidenhain CNC-system
Når Q1=Z forudindstillet værdi, Q2=Q1tan(værktøjsspidsvinkel/2)+(mindre radius), Q3=Q2-værktøjsradius, er programmet som følger.
VÆRKTØJ “Værktøjsnummer/værktøjsnavn”DL-Q1 DR Q3
L X25Y10 FMAX
L Z0 FMAXL X20 R
L F1000
L Y0
CC X0Y0
C X20Y0 R
L Y-10
L Z50 FMAX
Når Q1=kontaktradius, Q2=(VC1-mindre radius)/tan(værktøjsspidsvinkel/2), Q3=Q1-værktøjsradius, er programmet som følger.
VÆRKTØJ “Værktøjsnummer/værktøjsnavn” DL-Q2 DR Q3
L X25Y10 FMAX
L Z0 FMAX
L X20 RL F1000
L Y0
CC X0Y0
C X20Y0 R
L Y-10
L Z50 FMAX
I programmet, når længden af delens affasning er markeret i Z-retningen, er DL "-Q1-fasning Z-retningslængde"; når længden af delfasningen er markeret i vandret retning, er DR "+Q3-fas horisontal længde".
6. Sammenligning af behandlingstid
Banediagrammerne og parametersammenligningerne for de tre bearbejdningsmetoder er vist i tabel 5. Det ses, at brugen af formningsvinkelfræseren til konturprogrammering resulterer i kortere bearbejdningstid og bedre overfladekvalitet.
Brugen af formningsvinkelfræsere løser de udfordringer, som endefræserlagsprogrammering og kuglefræseroverfladeprogrammering står over for, herunder behovet for højtuddannede operatører, reduceret værktøjslevetid og lav bearbejdningseffektivitet. Ved at implementere effektive værktøjsindstillings- og programmeringsteknikker minimeres produktionsforberedelsestiden, hvilket fører til øget produktionseffektivitet.
Hvis du vil vide mere, er du velkommen til at kontakte info@anebon.com
Anebons primære mål vil være at tilbyde dig vores shoppere et seriøst og ansvarligt firmaforhold, der giver personlig opmærksomhed til dem alle til nyt modedesign til OEM Shenzhen Precision Hardware Factory Custom FabricationCNC fremstillingsproces, præcisiontrykstøbte aluminiumsdele, prototypetjeneste. Du kan finde den laveste pris her. Her får du også gode kvalitetsprodukter og løsninger og fantastisk service! Du skal ikke være tilbageholdende med at få fat i Anebon!
Indlægstid: 23. oktober 2024